H型钢精确矫直技术发展和内容

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一、H型钢矫直技术的研究现状 国内针对H型钢矫直展开的研究系统、全面，但关于H型钢类薄壁构件在多辊矫直过程中力学行为的精确描述存在一定的局限牲。国外有关H型钢矫直的文献发表的较少。 在H型钢矫直稳定性的研究中，得出可以用矫直力和压下量表示H型钢的临界失稳条件，并从理论上进行了证明。在对H型钢变辊距矫直的研究中提出：变辊距矫直机能够满足实际生产中产品尺寸、规格的扩大，提高矫直设备的利用率；采用变辊距可调节均衡全部辊子的矫直力；通过变辊距，可建立相邻弯曲单元之间的协调关系，消除干涉，实现压下规程的优化。在H型钢定辊距矫直的工艺方案及压下规程的研究中，运用传统矫直理论证明了大变形矫直方案比小变形矫直方案的矫直精度高。 专家对变辊距矫直机的力能参数进行了一系列的分析，给出了变辊距矫直机的水平锁紧力、轴向力的定量计算公式；通过编制计算机程序，实现了H型钢等七种任意材料、任意型号型钢的力能参数计算及矫直规程制定的计算机辅助设计。其研究工作具有一定的实用价值，但是并没有突破传统矫直理论的范畴。 应用弹塑性弯曲和优化理论，提出在保证矫直质量的前提下，以矫直机各上辊压下量为设计变量，以矫直机的驱动功率为目标函数，建立以满足咬入条件和倒数第二辊处的残余曲率等于零为约束条件的优化数学模型，得到了能耗最小的最优压下规程。 研究发现，与其它型钢矫直不同，H型钢由于采用了矫直辊直接压弯腹板带动翼缘弯曲的矫直方式，必然会引起断面复杂的变形—腹板凹陷变形、翼缘角度变形及腹板增高等。在矫直过程中翼缘的弯曲变形及变形解析是：从设定压下量中扣除腹板凹陷变形量和辊子弹复量后、根据有效压下量进行的定量解析；虽然H型钢的辊式矫直是通过压下腹板来间接对翼缘进行弯曲变形的，基于单纯弯曲的矫直理论仍然有可能适用。 对腹板凹陷变形进行进一步的分析，指出考虑到腹板凹陷时，H型钢矫直实际压下量应为理论压下量加上腹板凹陷量。利用ANSYS有限元软件，建立了H型钢矫直时一个矫直单元的有限元仿真模型，确定了影响腹板凹陷变形的主要因素有矫直力、矫直辊与轧件间的侧向间隙，以及矫直辊的圆角半径，并给出了影响规律。 二、H型钢精确矫直技术的研究内容 (1)H型钢矫直变形机理的进一步研究。现有关于H型钢矫直变形机理的研究都是基于一系列的假设之上，研究结果大多属于定性的，缺少定量地描述和分析。系统、定量地分析研究H型钢矫直过程中应力、应变和残余应力的大小及其分布，从根本上弄清H型钢矫直过程的变形机理，精确求解多辊矫直的变形过程，将会促进H型钢精确矫直技术的研究与发展，同时也为矫直技术数字化打下基础。 (2)初始弯曲程度对H型钢矫直工艺参数及矫直质量的影响。实际生产中发现，来料的初始形态对轧件的矫后精度影响较大。尽管目前国内H型钢专业生产厂家的辊式矫直机都是引进国外的先进设备，但在实际生产中，矫直工艺参数的设定与调整仍然根据经验，缺乏精确的理论指导和可靠的数据。如对矫直质量起重要作用的压下量，为适应来料状态的波动，生产中每换一种规格、甚至同批量的轧件都需要操作工凭经验作出适当的调整，这样不仅费时、费料而且往往不够精确稳定。确定H型钢矫前初始形态对矫直工艺参数的影响规律、对矫直质量的影响程度并实现定量化，将为实际生产中工艺规程的制定和工艺参数的优化提供科学根据。 (3)矫直过程中残余应力的形成及控制机理的研究。 (4)矫直过程有限元仿真技术的研究。 三、结论 (1)针对H型钢类薄壁异形构件，用传统矫直理论描述其矫直过程中的力学行为具有一定的局限性。 (2)对H型钢精确矫直技术的研究，可以从矫直机理、初始弯曲、残余应力的产生及遗传等方面进行深入展开。 (3)建立合理、高效的有限元模型，利用数值仿真技术对H型钢矫直过程进行模拟，可以定量地得到应力、应变和残余应力的大小及其分布规律，是进行H型钢精确矫直技术研究的有利工具。(图/文www.wxlgjx.cn)

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